Nota: Questo articolo, originariamente pubblicato nel 1998, è stato aggiornato nel 2006 per l’edizione eBook.
Panoramica
Il cadmio è un metallo di transizione. I metalli di transizione sono gli elementi che si trovano nelle righe da 4 a 7 tra i gruppi 2 e 13 nella tavola periodica, un grafico che mostra come gli elementi sono correlati. Il cadmio fu scoperto dal chimico tedesco Friedrich Stromeyer (1776-1835) nel 1817. Si trova più comunemente nei minerali di zinco.
Il cadmio è un metallo morbido che può essere facilmente tagliato con un coltello., Assomiglia allo zinco in molte delle sue proprietà fisiche e chimiche. Tuttavia, è molto meno abbondante nella crosta terrestre rispetto allo zinco.
Di gran lunga l’uso più importante del cadmio negli Stati Uniti è nella produzione di nicad (nickel-cadmio), o batterie ricaricabili. Viene anche utilizzato in pigmenti, rivestimenti e placcatura, produzione di prodotti in plastica e leghe. Una lega è fatta fondendo e mescolando due o più metalli. La miscela ha proprietà diverse da quelle dei singoli metalli.
SIMBOLO
Cd
NUMERO ATOMICO
48
MASSA ATOMICA
112.,41
FAMIGLIA
Gruppo 12 (IIB)
Metallo di transizione
PRONUNCIA
CAD-mee-um
Si deve usare cautela nella manipolazione del cadmio e dei suoi composti, poiché sono tossici per l’uomo e gli animali. Rappresentano una minaccia per l’ambiente a causa delle loro numerose applicazioni.
Scoperta e denominazione
Oltre ad essere professore all’Università di Gottinga, Stromeyer era un funzionario governativo responsabile dell’ispezione delle farmacie nello stato di Hannover, in Germania., Durante un viaggio di ispezione, ha scoperto che molte farmacie stavano immagazzinando un composto di zinco chiamato carbonato di zinco (ZnCO3) invece del solito ossido di zinco (ZnO). L’ossido di zinco è ancora facilmente disponibile nelle farmacie oggi.
A Stromeyer è stato detto che il fornitore aveva problemi a produrre ossido di zinco dal carbonato di zinco e aveva offerto la sostituzione. Il processo normale era quello di riscaldare il carbonato di zinco per produrre ossido di zinco:
Il fornitore ha spiegato che il carbonato di zinco diventava giallo quando riscaldato. Normalmente, un colore giallo significava che il ferro era presente come impurità., Il fornitore non ha trovato ferro nel suo carbonato di zinco, ma era ancora giallo. Le farmacie non comprerebbero ossido di zinco giallo, quindi il fornitore vendeva invece carbonato di zinco bianco.
Stromeyer ha analizzato il carbonato di zinco giallo dispari. Quello che scoprì fu un nuovo elemento: il cadmio. Il cadmio ha causato il carbonato di zinco a ingiallire quando riscaldato. Il nome deriva dal termine antico per ossido di zinco, cadmia. L’ossido di zinco è ancora disponibile nelle farmacie oggi. È venduto sotto il nome di lozione calamina. La lozione calamina è un rimedio popolare per fermare il prurito di scottature o punture di insetti.,
Proprietà fisiche
Il cadmio è un metallo lucido con un cast bluastro (ombra) ad esso. È molto morbido e può quasi essere graffiato con un’unghia. Il suo punto di fusione è 321 ° C(610°F) e il suo punto di ebollizione è 765°C (1.410°F). La densità del cadmio è di 8,65 grammi per centimetro cubo.
Una proprietà interessante del cadmio è il suo effetto nelle leghe. In combinazione con alcuni metalli, abbassa il punto di fusione. Alcune comuni leghe a basso punto di fusione sono il metallo di Lichtenberg, il metallo di Abel, il metallo di Lipowitz, il metallo di Newton e il metallo di Wood.,
Proprietà chimiche
Il cadmio reagisce lentamente con l’ossigeno nell’aria umida a temperatura ambiente, formando ossido di cadmio:
Il cadmio non reagisce con l’acqua, anche se reagisce con la maggior parte degli acidi.
Occorrenza in natura
Si stima che l’abbondanza di cadmio nella crosta terrestre sia di circa 0,1-0,2 parti per milione. Si colloca nel 25 per cento inferiore degli elementi in termini di abbondanza nella terra.
L’unico minerale importante di cadmio è la greenockite, o solfuro di cadmio (CdS). La maggior parte del cadmio è ottenuto come sottoprodotto della raffinazione dello zinco.,
I maggiori produttori di cadmio nel 1996 erano Canada, Giappone, Belgio, Stati Uniti, Cina, Kazakistan e Germania.
Isotopi
Esistono otto isotopi naturali di cadmio. Sono cadmio-106, cadmio-108, cadmio-110, cadmio-111, cadmio-112, cadmio-113, cadmio-114 e cadmio-116. Gli isotopi sono due o più forme di un elemento. Gli isotopi differiscono l’uno dall’altro in base al loro numero di massa. Il numero scritto a destra del nome dell ” elemento è il numero di massa., Il numero di massa rappresenta il numero di protoni più neutroni nel nucleo di un atomo dell’elemento. Il numero di protoni determina l’elemento, ma il numero di neutroni nell’atomo di qualsiasi elemento può variare. Ogni variazione è un isotopo.
Sono noti anche circa 20 isotopi radioattivi di cadmio. Un isotopo radioattivo è uno che si rompe e emana una qualche forma di radiazione. Gli isotopi radioattivi vengono prodotti quando particelle molto piccole vengono sparate agli atomi. Queste particelle si attaccano agli atomi e li rendono radioattivi.,
Un isotopo di cadmio, cadmio-109, viene talvolta utilizzato per analizzare le leghe metalliche. Fornisce un modo per tenere traccia delle leghe in magazzino e ordinare diverse forme di rottami metallici l’una dall’altra.
Estrazione
La maggior parte del cadmio è ottenuto come sottoprodotto dalla raffinazione dello zinco. Cadmio e zinco si fondono a temperature diverse, fornendo un modo di separare i due metalli. Quando una miscela liquida di zinco e cadmio viene raffreddata, lo zinco diventa un primo solido. Può essere rimosso dalla miscela, lasciando il cadmio liquido dietro.,
Cadmio e fuoco sprinkler
Una comune lega di cadmio a basso punto di fusione è legno”s metallo. Questa lega si scioglie a 70 ° C (158°F), ed è utilizzato in sistemi antincendio sprinkler come una spina. Quando la temperatura supera i 70 ° C (158°F), la spina si scioglie e cade. Questo apre la linea di galleggiamento e attiva l’irrigatore. Fuori spruzza l’acqua!
Oggi, circa il 70% del cadmio prodotto in tutto il mondo viene utilizzato nelle batterie al nichel-cadmio (nicad). Le batterie Nicad sono ricaricabili.
Utilizza
Un tempo, l’uso più importante del cadmio era nella galvanizzazione dell’acciaio., L’elettrodeposizione è un processo mediante il quale un sottile strato di un metallo viene depositato sulla superficie di un secondo metallo. Una corrente elettrica viene fatta passare attraverso una soluzione contenenteil metallo di rivestimento. Il metallo è depositato elettricamente sul secondo metallo. Un sottile strato di cadmio protegge l’acciaio dalla corrosione (ruggine).
Negli ultimi 30 anni, l’uso del cadmio per la placcatura elettrolitica è diminuito di circa il 70% a causa di preoccupazioni ambientali. L’acciaio elettrolitico scartato mette il cadmio nell’ambiente. Metodi di rivestimento alternativi vengono solitamente utilizzati ora.,
Oggi, circa il 70% del cadmio prodotto in tutto il mondo viene utilizzato nelle batterie al nichel-cadmio (nicad). Le batterie Nicad possono essere utilizzate più e più volte. Quando una batteria nicad ha perso parte o tutta la sua potenza, viene inserita in un’unità che si inserisce in una presa elettrica. L’elettricità dalla presa ricarica la batteria.
Le batterie Nicad sono utilizzate in una grande varietà di apparecchi, tra cui lettori compact disc, telefoni cellulari, registratori tascabili, utensili elettrici portatili, telefoni cordless, computer portatili, videocamere e radio scanner., Due case automobilistiche francesi stanno esplorando la possibilità di utilizzare batterie nicad nelle auto elettriche.
Composti
Un uso popolare di composti di cadmio è come agenti coloranti. I due composti più comunemente usati sono il solfuro di cadmio (CdS) e il selenuro di cadmio (CdSe). Il solfuro è giallo, arancione o marrone, mentre il selenide è rosso. Questi composti sono usati per colorare vernici e materie plastiche. Vi è preoccupazione per i possibili effetti ambientali dell’uso del cadmio a tale scopo. Tuttavia, non sono stati trovati sostituti soddisfacenti.,
Effetti sulla salute
Le principali fonti di cadmio nell’uomo sono il fumo di sigaretta, alcuni alimenti (come crostacei, fegato e reni), la combustione del carbone e l’acqua contaminata. Quelli più a rischio per l’alta assunzione di cadmio sono le persone che lavorano direttamente con il metallo. Gli impianti di produzione in cui vengono prodotte le batterie utilizzano il cadmio come polvere fine dove può essere facilmente inalato. I lavoratori devono fare attenzione nel maneggiare il cadmio.
Cresce la preoccupazione per i pericoli del cadmio nell’ambiente. Le batterie ricaricabili sono fatte con cadmio e nichel., Il cadmio può fuoriuscire dalle discariche (dove i rifiuti sono sepolti) e penetrare nel terreno e nelle acque sotterranee. Da lì, può diventare parte del cibo e dell’acqua che gli esseri umani e gli animali ingeriscono.
Bassi livelli di cadmio causano nausea, vomito e diarrea. Inalato, la polvere di cadmio provoca secchezza della gola, soffocamento, mal di testa e sintomi simili a polmonite.
Gli impianti di produzione in cui vengono prodotte le batterie utilizzano il cadmio come polvere fine dove può essere facilmente inalato. I lavoratori devono fare attenzione nel maneggiare il cadmio.,
Gli effetti di una vasta esposizione al cadmio non sono noti, ma si pensa che includano malattie cardiache e renali, ipertensione e cancro. Una malattia da avvelenamento da cadmio chiamata itai-itai, giapponese per “ahi-ahi”, causa dolori e dolori alle ossa e alle articolazioni. Negli anni ‘ 70, un certo numero di casi di itai-itai sono stati segnalati in Giappone quando i rifiuti di una raffineria di zinco sono entrati nell’approvvigionamento idrico pubblico. Tali rifiuti contenevano composti di cadmio.